技术领域
[0001]本
发明总体上涉及一种用于核
燃料部件的运输容器的装卸 设备，尤其涉及一种用于在
水平和垂直方向之间顺利移动这种运输容 器的翻转装置。
背景技术
[0002]在输送和储存含有大量和/或浓缩的裂变物质U235的未受 到
辐射的核燃料元件和组件的过程中，必须确保在正常使用期间以及 在潜在的事故条件下不出现
临界状态。例如，针对每种
燃料组件设计， 燃料运输容器能运输的最大燃料浓缩度(即重量和U235的百分比重 量)要由核管制委员会(NRC)批准。一种新的运输容器设计为了能 获得
许可批准，它必须证明满足NRC的要求，即该新运输容器设计 将满足NRC条例和规章的要求，包括10 CFR Section 71中的那些规 定。这些要求定义了运输容器及其内部支承结构承受的最大可信事故， 以维持其内所装燃料组件的次临界度。
[0003]已经设计出一种用于未受辐射燃料的新型运输
包装设备 (命名为TRAVELLERTM)，并且最近获得了许可。TRAVELLERTM
运输包装设备代表了未受辐射燃料运输中的最新技术，因为它是第一 个通过真实着火试验的获许可包装。这种最新设计的包装用于运输单 个燃料组件，并且需要独特的装卸操作。
[0004]TRAVELLERTM运输包装设备是可重复使用的运输包装设 备设计，其用于安全运输带有或不带
堆芯部件(core component)的 未受辐射单个燃料组件。该包装还在正常的装卸和运输中提供冲击与 振动隔离，保护燃料组件不受损坏。该包装包括通过
橡胶减振架与外 包装相连的
铝质矩形内蛤壳(clamshell)。外包装包括装有用于冲击和 热保护的闭孔聚
氨酯
泡沫的外和内不锈
钢壳。蛤壳是铝质结构，包括 “V”形基部、两个
铰链门、
底板和顶板以及铰接的顶部进入门。这些 门由直
角弯
紧固件(quarter turn fastener)
锁住。
螺母两侧的
弹簧加 载的
柱塞在运输和装卸期间有效地限制住每个螺母，避免了锁闩的任 何反向开启。对TRAVELLER运输包装设备设计的更全面了解可以从 2004年6月8日公开的美国
专利6,748,042中获得。
[0005]在TRAVELLER运输包装设备运输中所处的水平
位置，该 包装具有27.1英寸(68.83cm)的名义宽度和39.3英寸(99.82cm)的 名义高度。运输包装设备的长度将随所运输燃料组件的长度变化，但 典型地是在197英寸(500.38cm)和226英寸(574.04cm)之间。 TRAVELLER 10的外包装12的装卸特征示于图1中。接纳叉车的支 架14位于外包装12的底部。此外，吊
耳16设置在每个运输包装设备 的外包装12的顶部。总共有8个吊耳，两两相对地设置在外包装顶部 的两侧。燃料组件被装入或卸出处于竖直位置的直立TRAVELLER包 装。为了使包装10直立，在TRAVELLER包装10的前端22柱接有 两个起吊环18。
[0006]为了避免损坏包装及其内部货物以使TRAVELLER包装可 以无限期地重复使用，需要用一种特殊工具将该包装竖起来进行燃料 组件的装载和卸载。
发明内容
[0007]因此，本发明的一个目的是提供一种可重复使用的翻转装 置，其可以连贯地翻转TRAVELLER运输包装设备而不损坏包装或其 内部货物。
[0008]本发明的另一目的是提供这样一种翻转装置，其可以将 TRAVELLER包装装置放置在竖直方向，以顺利地装载和卸载燃料组 件。
[0009]本发明的另一目的是提供这样一种翻转装置，其将减少翻 转结构常有的
重心在角部上的“咬紧”。
[0010]这些和其他目的通过本发明的翻转装置来实现，该翻转装 置用于使核燃料组件和堆芯部件顺利地装入和卸出TRAVELLER运 输包装设备。本发明的装置是具有安装在固定梁结构上的移动
基座的 结构部件，其中固定梁结构固定在方便装载和卸载操作的地面上。两 个同时翻转的稳定臂固定在每个包装设备上，每个包装设备上的至少 一个臂包括弹簧
缓冲器以减少翻转结构常有的重心在角部上的“咬 紧”。每个包装的一个或两个稳定臂设计成具有在包装直立后伸直的简 单肘关节接头。移动通过在水平方向上使翻转装置的基座移动的手动 可调
丝杠来实现。基座的移动使操作者能够将TRAVELLER包装设备 尽可能地放置在期望的操作区域附近从而进行人机协调地正确打开包 装。TRAVELLER包装设备的前支腿插入位于翻转装置基座前端的枢 转
支撑轭架内，随后TRAVELLER包装设备通过耳轴固定在轭架中。 稳定支撑臂固定在包装侧面，并且在与轭架的固
定位置间隔一定距离 的位置处用锁定销固定。一旦包装设备直立，稳定杆被销接在适当的 位置以将臂锁定在完全伸展的位置，从而顺利地进行包装的装载或卸 载。
附图说明
[0011]结合附图阅读以下具体实施方式，将对本发明有更深的理 解，其中：
[0012]图1是TRAVELLER运输包装设备的透视图；
[0013]图2是本发明的翻转装置的平面视图；
[0014]图3是并排支撑在本发明的翻转装置上的两个 TRAVELLER运输包装设备的透视图；
[0015]图4是前端支腿部的平面视图，显示了在TRAVELLER和 本发明的翻转装置上的前轭架之间的耳轴连接；
[0016]图5是TRAVELLER运输包装设备上的下叉形提升
支架的 局部放大平面视图，显示了TRAVELLER运输包装设备和本发明翻转 装置的支撑臂之间的连接；
[0017]图6是TRAVELLER运输包装设备的端视图，显示了起吊 环的布置；
[0018]图7是被本发明翻转装置升起的TRAVELLER的透视图；
[0019]图8是由处于锁定位置的完全伸展的本发明翻转装置的支 撑臂升至接近竖直位置的TRAVELLER的透视图。
具体实施方式
[0020]如果不提供另外的支撑，例如由运输罐(cask)提供的支 撑，核燃料组件需要移动到竖直方向上，以使燃料棒和导向
套管不会 弯曲。然而，由于外包装12的长尺寸，单个燃料组件运输包装设备， 例如图1中所示的TRAVELLER10，如果在水平方向运输将更平稳。 因此，运输包装设备，例如TRAVELLER10，需要翻转至竖直方向来 进行装载和卸载。根据本发明构造的可重复使用的翻转装置24被用来 使核燃料包装的装载和卸载顺利进行。图2中所示翻转装置24是具有 安装在固定梁结构28上的移动基座(translating base)26的结构部 件。移动基座26具有至少两个稳定或支撑臂30和32，这些臂用
螺栓 连接至固定支撑件36上，固定支撑件36位于后部且固定在基座的角 部附近。基座26通过螺栓38在装载和卸载位置处安装到地面上。至 少一个稳定臂30包括弹簧缓冲器34，用于减少翻转结构常有的重心 在角部上的“咬紧(snap)”。两个稳定臂设计成具有在运输包装设备 10直立时伸直的简单的肘关节接头40。移动基座的作用是让使用不同 燃料类型的工厂的操作员把运输包装设备尽可能地靠近装载和卸载平 台，从而进行人机协调地正确打开包装。
[0021]运输包装设备上的支腿插入位于移动基座26前端且邻近其 角部的枢转支撑件42中，以竖起运输包装设备。运输包装设备10的 前端具有包装装置处于水平位置时支撑包装装置前部的支腿，燃料组 件的
下管座在该支腿的下方。支腿11的前部通过耳轴或锁定销固定在 支撑件或轭架42内，在下文将说明。一旦包装装置直立，稳定或支撑 臂销接在肘关节接头的适当位置，以顺利地进行包装装置的装载或卸 载。
[0022]更特别的是，固定梁结构28由两根平行的矩形
侧梁44构 成，矩形侧梁44的后部通过垂直定向的矩形后梁46连接。侧梁44 包括在相对的侧梁机构上的
导轨或轨道48，相对的侧梁机构基本上沿 着长条形侧梁的长度延伸。移动基座26底侧上的轮子50在导轨48 上滚动。手轮52转动一蜗轮或丝杠并使移动基座26运动，以
驱动轮 子50向翻转装置24的前部或后部移动。应理解的是，用于移动基座 26的移动机构是本发明的可选特征，一旦该翻转装置固定在操作地面 上，该特征能够使装置容易定位。作为选择，基座26可以直接固定在 操作地面上。
[0023]圆形托架54固定在每个支撑臂的基座上且具有一个由销锁 定的中心孔，该销在两
块平行间隔的板之间延伸并固定在它们上面， 这两块板则作为支撑臂安装固定件36的一部分向上延伸。安装固定件 36由四个安装螺钉56固定在基座26的上表面。这样支承臂的安装固 定件36就使支撑臂能够在与侧梁44平行的平面内转动。优选的是， 支撑臂30和32中的一个或两个都包括由连接相邻撑杆(ligament) 58和60的铰接接合(pin joint)形成的简单单肘关节接头40。肘关 节接头40具有配合孔62，配合孔62分别位于撑杆58和60上，并且 在支撑臂30和32完全伸展时彼此对齐。支撑臂30和32完全伸展时， 可以在孔62中插入锁定销64以将支撑臂30、32锁定在其完全伸展的 位置。弹簧缓冲器34包括在管状支撑臂30内部延伸的弹簧66，其一 端锚在支撑臂的下部，另一端连接在撑杆60上。锁定装置62、64和 缓冲器34可以设置在一个或两个支撑臂30、32中。轭架或枢转支撑 件42通过固定螺栓68固定在基座26上表面的每个前部角部附近。轭 架或枢转支撑件42由从基座26垂直延伸出的两块平行板构成，每块 板都有一个大小适合放入耳轴70的槽，如在下文将更详细说明的，耳 轴70安装在运输包装设备的下支腿上。翻转装置的操作
[0024]运输包装设备处于水平位置时，应当维持在燃料装卸区域 的地面的水平面上。图3显示了并排放置在两个翻转装置上的两个运 输包装设备，两个翻转装置共用一根公共侧梁44。图3所示翻转装置 的所有其他方面都和前面描述的一样。为了适应移动而需要升高翻转 装置24时，例如图3中所示，应该在翻转装置的后部放置一个调平支 架，它将在运输包装设备的
上管座端22处支撑住该运输包装设备的支 腿(该调平支架在图3中未示出)，以使运输包装设备保持在水平面上。 参见图4，通过将耳轴72凸起的半体插入运输包装设备支腿11中提 供的孔76，这样耳轴就被装配在贯穿运输包装设备的下管座端的运输 包装设备支腿11的孔中。然后将带
螺纹的凹入耳轴半体74安在耳轴 凸起的半体上，并旋转直到拧紧为止。运输包装设备10放置在翻转装 置上，以使耳轴坐落在枢转支撑件或轭架42的
槽口内，同时支撑臂 30和32通过快速释放销连接在运输包装设备的任一端。如可从图5 中看出，快速释放销与支撑臂30、32上的叉形提升座附近的支撑件 78相连。图6更清楚地显示了安装在运输包装设备22顶端的起吊环 18。起吊环18连接在用于吊起运输包装设备10后部的
起重机吊索上。
[0025]如可从图7中看出的，支撑臂30和32在起重机通过起吊 环18吊起运输包装设备10后端部22时伸展。运输包装设备的上管座 端被慢慢地提起至接近竖直方向。起重机在竖直和水平方向的运动必 须逐步调整，要足够慢地保持起重机吊索始终接近竖直准线。必须始 终注意确保耳轴不会从翻转机的轭架42中提起。一旦对角支撑臂完全 伸展，如图8中所示，提升过程就停止，快速释放销插入在支撑臂30 和32的肘关节接头40中的孔内，以保证运输包装设备处于竖直方向。 随后上部起吊环18可以从高架起重机上卸下。以反向步骤实施该程序 以将运输包装设备10降至水平位置。
[0026]尽管详细地描述了本发明的具体
实施例，但应了解，本领 域的技术人员可以在该公开内容的全面教导下对这些细节进行各种修 改和替换。例如，任意数量的翻转装置可以如图2中所示通过共用公 共侧梁44的相邻基座而连在一起。此外，支撑臂30和32中的任一个 或两个都可以包括弹簧缓冲器，支撑臂中的一个或两个都可以具有锁 定特征，等等。因此，公开的具体实施例仅仅意在说明而不是要限制 本发明的范围，本发明的范围将由所附
权利要求及其任何或所有等价 物全部给出。
